以增材制造（3D打?。榇淼脑霾闹圃旒夹g(shù)正在以超乎想象的速度進行快速普及。美國航空航天局（NASA）傾注大量資金探索在軌3D打印航天器零部件，可以帶來很多潛在影響：

      例如，由于可以實現(xiàn)先發(fā)射后建造，因此可減輕火箭的負擔(dān)，實現(xiàn)一箭多星，以更少的發(fā)射次數(shù)和更低的發(fā)射成本實現(xiàn)更加快速的衛(wèi)星部署。此外，更加值得關(guān)注的是政府與企業(yè)間的商業(yè)合作模式，無論是美國軍方的“小企業(yè)創(chuàng)新研究”（SBIR）計劃，還是能源部不久前推行的“利用高性能計算促進能源創(chuàng)新”（HPC4EI）計劃，“政府或軍方向企業(yè)開放資源和技術(shù)，雙方共同出資完成項目”的項目合作管理方式已經(jīng)屢次見到，并被證明是快速實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用的有效手段，遠比我們常見的“資方出錢，工方出活”的粗放管理模式更具約束力和執(zhí)行力。

       利用3D打印技術(shù)在空間上執(zhí)行航天器零部件制造（美國航空航天局圖片）

       2019年7月17日，美國《復(fù)合材料世界》網(wǎng)站報道稱，NASA已與美國太空制造公司（Made In Space）簽訂了一份價值7370萬美元的合同，以驗證一款名為“太空建筑師1號”（Archinaut One）的小型航天器在低空繞地軌道（LEO）上制造和裝配航天器部件的能力。利用在太空機器人制造和組裝技術(shù)，有可能成為美國實現(xiàn)探測月球、火星計劃的重要組成部分。

       這份合同是NASA“爆點招標(biāo)”計劃（Tipping Point solicitation）第二階段啟動合作的開始。在“爆點招標(biāo)”計劃中，NASA將與企業(yè)合作完成研發(fā)項目，并提供資金和技術(shù)支持。參與項目的企業(yè)，至少也須承擔(dān)項目總成本的25％。

     “太空建筑師1號”（左）和工作模擬示意圖（右）（美國航空航天局圖片）

       預(yù)計“太空建筑師1號”將于2022年隨新西蘭火箭實驗室公司（Rocket Lab）的“電子”火箭發(fā)射升空。一旦它抵達低空繞地軌道，該航天器就將在航天器兩側(cè)分別3D打印

       一個長達32英尺（10米）的翼梁。隨著制造過程的發(fā)展，每個翼梁上將展開2個太陽能電池陣列，根據(jù)相關(guān)報道，這種太陽能電池陣列發(fā)電產(chǎn)生的功率比裝有同等尺寸傳統(tǒng)太陽能電池板航天器強5倍。

長達32英尺（10米）的翼梁概念圖（美國航空航天局圖片）

       NASA太空技術(shù)任務(wù)理事會副主任吉姆·羅伊特表示，太空機器人制造和組裝技術(shù)毫無疑問將改變游戲規(guī)則和未來太空探索的基本能力。通過率先開發(fā)這種變革性技術(shù)，美國將繼續(xù)保持其在太空探索方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。NASA計劃將宇航員再次送上月球，隨后將繼續(xù)前進到火星探索。

       這些潛在變革性技術(shù)可能帶來的好處包括：

       ——實現(xiàn)通信天線、大型太空望遠鏡和其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)的遠程空間構(gòu)造；

       ——使小型衛(wèi)星能夠部署目前為大型衛(wèi)星預(yù)留的大面積電力系統(tǒng)和反射器；

       ——消除火箭對航天器體積的限制；

       ——通過代替宇航員執(zhí)行一些任務(wù)，來避免宇航員太空行走的風(fēng)險。

      太空制造公司于2016年開始在“太空建筑師”（Archinaut）中進行了地面演示驗證，并在艾姆斯研究中心的熱真空室中成功地3D打印了結(jié)構(gòu)翼梁，該實驗室是可模擬空間條件的獨特設(shè)施。

     “太空建筑師”團隊包括太空制造公司、諾格公司和NASA噴氣推進實驗室。NASA在空間技術(shù)任務(wù)理事會籌劃的技術(shù)示范任務(wù)計劃使突破性技術(shù)逐漸成熟，并轉(zhuǎn)化擴展形成任務(wù)能力，為政府和商業(yè)航天探索太空應(yīng)用。該計劃由NASA馬歇爾太空飛行中心主管。

      延伸介紹：

      新西蘭火箭實驗室公司

      該公司是由新西蘭人彼得·貝克于2006年創(chuàng)立的私人公司，其主營業(yè)務(wù)是“通過頻繁向低空繞地軌道提供發(fā)射服務(wù)，快速部署低空繞地軌道微小型衛(wèi)星消除商業(yè)航天的障礙，降低小型衛(wèi)星、立方星的發(fā)射成本”。2015年10月，NASA向火箭實驗室授予了一份價值6．95億美元的創(chuàng)業(yè)級發(fā)射服務(wù)合同，用于驗證利用“電子”（Electron）火箭將立方星送入低空繞地軌道。洛？馬公司和一些其他渠道也對此項研究提供了額外資金，這使得火箭實驗室估值超過10億美元。

      值得注意的是，火箭實驗室以500萬美元的價格推出了專門的（面向單一客戶）發(fā)射服務(wù)，相比之下，SpaceX公司的獵鷹－9的發(fā)射費用則高達6200萬美元。此外，火箭實驗室還承諾，將“隨時隨地”提供專門交付服務(wù)或相乘服務(wù)，該價格在微小型衛(wèi)星發(fā)射市場擁有很強的吸引力。

    “電子”（Electron）火箭

   “電子”是由火箭實驗室開發(fā)的一款運載火箭，高17米，直徑1．2米，它的設(shè)計目標(biāo)是可將150千克（最大值225千克）的負載運送到距離地面500千米太陽同步低空繞地軌道。

“電子”火箭主要結(jié)構(gòu)全部由碳纖維復(fù)合材料制成（新西蘭火箭實驗室公司圖片）

       這款火箭最大的特點是所有的主要結(jié)構(gòu)——包括負載衛(wèi)星的整流罩等，均由碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成，火箭實驗室具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料和制造工藝。此外，“電子”火箭和它配備的盧瑟福發(fā)動機，是為快速擴大生產(chǎn)規(guī)模而設(shè)計的，包括完成了先進復(fù)合材料和先進制造工藝的垂直整合。其快速擴大生產(chǎn)規(guī)模和速度的關(guān)鍵，就是在盧瑟?；鸺l(fā)動機制造過程中廣泛使用增材制造工藝。九臺發(fā)動機用于“電子”火箭的一級推進器，一臺發(fā)動機用于火箭的第二級推進。火箭發(fā)動機使用增材制造的鈦合金和高溫合金。

“電子”火箭一級推進器附近采用了是九臺盧瑟福發(fā)動機。